紅外學習遙控器的設計與實現

陳彥霖

廣東文理職業學院 廣東廉江 524400

紅外學習遙控器的設計與實現

陳彥霖

廣東文理職業學院 廣東廉江 524400

設計一個具有學習功能的紅外遙控器，該遙控器適用于碼分制的紅外遙控設備。它通過對大量不同遙控碼的特征分析，在讀入遙控碼時選擇最佳采樣頻率，使遙控碼學習成功率大大提高。

紅外遙控；學習功能；AT89C51

1 前言

在日常生活中，人們常常浪費很多時間在尋找控制各種各樣的遙控器。為了解決這個問題，本文設計一個紅外學習遙控器，該遙控器具有學習功能，可遙控多種電器如電視、空調、VCD等，免除了人們同時面對眾多遙控器的煩惱。

2 紅外學習遙控器的設計

本設計中的紅外學習遙控器具有兩種工作狀態：學習狀態和遙控狀態。該遙控器可靠性高，通過對大量不同遙控碼的特征分析，在讀入遙控碼時選擇最佳采樣頻率，使學習成功率大大提高。該設計采用AT89C51單片機作為整個系統的主控部件，并在外部配以相應的存儲器存放數據。

使用該遙控器前需先按下功能鍵K（K分學習/遙控兩種狀態），此時設置為學習狀態，選擇類型功能鍵S1～S3進行學習，待學習指示燈滅后，學習完成。再設定功能鍵K為遙控狀態，用本產品對準紅外接收頭，選擇其中一個功能按鍵，即可實現對電器進行遙控。

2.1 系統的電路框圖

圖1為紅外學習遙控器的系統功能模塊方框圖。遙控器由紅外接收電路、紅外發射電路、上電復位電路、振蕩電路、中央控制器AT89C51、鎖存器74LS373及數據存儲器SRAM6264、功能按鍵及狀態指示電路組成。

圖1 系統功能模塊方框圖

2.2 系統的電路組成及功能介紹

下面對主要電路、元件的工作原理作進一步介紹。

1）紅外遙控接收與解碼電路。紅外接收電路的核心器件為紅外接收頭，遙控器使用型號為CX20106的接收頭，該接收頭是紅外線遙控接收前置放大雙極型集成電路，適應于電視機等家用電器。內部電路由前置放大器、自動偏置電平控制電路、限幅放大器、帶通濾波器、峰值檢波器和波形整形電路等組成。

所有的紅外遙控器的輸出都是用編碼后的串行數據對38～40 kHz的方波進行脈沖幅度調制而產生的。如果直接對已調波進行測量，其脈寬只有20多微秒，由于單片機的指令周期是微秒級，就會產生很大的誤差。因此，需加上一些簡單的外圍電路，先要對已調波進行解調，對解調后的波形進行測量。用CX20106可以完成對已調波的解調，原理圖如圖2所示。將CX20106解調出的遙控編碼脈沖直接連入AT89C51單片機的和腳。

2）紅外發射與編碼電路。要對紅外信號進行編碼，首先將定時器T0和T1都初始化為定時工作方式1，T0的GATE位置1。每次外部中斷首先停止定時，記錄T0、T1的計數值，然后將T0、T1的計數值清零，并重新啟動定時。T0的值即為高電平脈寬，T1～T0的值為低電平脈寬。T0、T1與紅外編碼信號脈寬的對應關系如圖3所示。

圖2 已調波解調原理圖

圖3 T0、T1與紅外編碼信號

圖4 紅外發射電路原理圖

如圖4所示，用遙控脈沖信號（由T1口輸出）調制38 kHz方波，然后將已調波放大，驅動紅外發光二極管，就可以得到遙控發射信號。調制可用一個與門實現，38 kHz方波可以通過AT89C51的定時器T0產生。

3）鎖存器74LS373。74LS373是帶三態緩沖輸出的8D觸發器。D1～D8為輸入端，Q1～Q8為輸出端。G是數據打入端：當G=1時，輸出端Q0～Q7的狀態與輸入端D1～D7的狀態相同；當G由“1”變為“0”時，數據輸入鎖存器中。E為輸出允許端；當E=“0”時，三態門打開；當E=“1”時，三態門關閉，輸出呈高阻狀態，其結構原理如圖5（a）所示，引腳排列如圖5（c）所示。

在MCS-51單片機系統中，常采用74LS373作為地址鎖存器。使E為低電平，如此時數據打入端G為高電平，則輸出端Q0～Q7狀態與輸入端D1～D7狀態相同；當G發生負跳變時，輸入端D0～D7數據鎖入Q0～Q7。51單片機的ALE信號可以直接與74LS373的G端連接，如圖5（b）所示。

4）數據存儲器SRAM6264。SRAM6264芯片的引腳如圖6所示，SRAM6264是一個8K×8的SRAM芯片，其中A0～A14為片內地址線，由外部輸入，用以選擇SRAM的內部存儲單元；D0～D7為雙向三態數據線；20、26腳為片選信號輸入線，20腳為低電平、26腳為高電平才有效，選中該片；22腳為輸出允許，低電平有效；27腳為寫允許輸入線，低電平有效。

圖5 鎖存器74LS373

5）其他輔助電路。在設計過程中還要對學習指示電路、存儲電路，功能按鍵等進行定義。

圖6 數據存儲器SRAM6264

圖7 紅外學習遙控器的電路原理圖

圖7為紅外學習遙控器的電路原理圖，其基本原理是通過紅外接收頭接收紅外信號，并用AT89C51對接收到的紅外信號進行采樣計數。其中，P1.0口為第一路遙控發射按鍵，P1.1口接第二路遙控發射按鍵，P1.2口為第三路遙控發射按鍵；P1.6口用作學習狀態指示，燈亮代表正在學習，燈滅代表學習完成；9腳為AT89C51的復位腳，采用上電復位方式；12、13腳為中斷輸入口，用于學習/遙控之間的轉換控制；14腳用于紅外線接收頭的輸出信號輸入口；15腳輸出的遙控脈沖信號，通過與門與38 KHz的信號進行調制，調制出來的信號經三極管9013放大驅動紅外發光二極管LTD001C；18、19腳接12 MHz晶振；31腳接高電平；ALE接鎖存器LE口。

3 結束語

紅外遙控在家電產品中有著廣泛的應用，目前市面上各種電器產品的遙控器并不相互兼容，常見的萬能遙控器也只能對某幾種產品進行控制，并不是真正的“萬能”。本設計利用單片機對紅外接收器接收回來的信號波形進行測量并存儲于外部RAM中。當紅外學習遙控器處于遙控狀態時，將存儲于外部RAM的測量數據回放。由于本設計中只是關心發射信號的波形中高低電平的寬度，不管其如何編碼，因此做到真正的“萬能”。

另外，本設計只適用于碼分制的紅外遙控設備，對于頻分制的紅外遙控設備和調頻信號為38 kHz的紅外線遙控設備，需在紅外線接收電路中增加測頻電路，在紅外線發射電路中使用數控信號發生器做調制電路即可。

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Design and Implementation Infrared Remote Controller with Learning Function

Chen Yanlin

This paper designed an infrared remote controller with learning function. The remote controller is suitable for the device code-division system of infrared remote controller. It is characterized by a large number of different remote control code, and it selects the optimum sampling frequency when reading into the remote control code, thus greatly improves the learning success rate.

infrared remote controller; learning function; AT89C51

TP391.6

B

1671-489X(2013)18-0054-03

10.3969/j.issn.1671-489X.2013.18.054